DE102019216054B4 - Method for monitoring injectors of an internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Überwachen von Injektoren (5) einer Brennkraftmaschine (1) mit einer Mehrzahl von Brennräumen (3), wobei jedem Brennraum (3) mindestens ein Injektor (5) zugeordnet ist, mit folgenden Schritten:a) Erfassen von brennraumindividuellen Abgastemperaturwerten zumindest für eine Gruppe von Brennräumen (3) der Brennkraftmaschine (1);b) Bilden eines Abgastemperaturmittelwerts (Tm) der in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerte über die Gruppe von Brennräumen (3);c) Berechnen normierter Abgastemperaturwerte (Tnorm), indem die in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerte einzeln mit dem in Schritt b) gebildeten Abgastemperaturmittelwert (Tm) verrechnet werden;d) mehrfaches Wiederholen der Schritte a) bis c) innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls;e) Bilden von Wertepaaren, indem für jede Wiederholung der Schritte a) bis c) den in Schritt c) gebildeten normierten Abgastemperaturwerten (Tnorm) jeweils der in Schritt b) derselben Wiederholung erfasste Abgastemperaturmittelwert (Tm) zugeordnet wird;f) Bilden von Wertepaargruppen der Wertepaare für jeden Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1), undg) Auswerten der Wertepaargruppen nach wenigstens einer Metrik und Erhalten von wenigstens einer Maßzahl pro Wertepaargruppe.Method for monitoring injectors (5) of an internal combustion engine (1) with a plurality of combustion chambers (3), each combustion chamber (3) being assigned at least one injector (5), with the following steps: a) Acquisition of combustion chamber-specific exhaust gas temperature values for at least one Group of combustion chambers (3) of the internal combustion engine (1); b) Formation of an exhaust gas temperature mean value (Tm) of the exhaust gas temperature values recorded in step a) over the group of combustion chambers (3); c) Calculation of normalized exhaust gas temperature values (Tnorm) by the in step a ) recorded exhaust gas temperature values are offset individually with the exhaust gas temperature mean value (Tm) formed in step b); d) multiple repetitions of steps a) to c) within a predetermined time interval; e) formation of pairs of values by, for each repetition of steps a) to c ) the normalized exhaust gas temperature values (Tnorm) formed in step c) in each case the average exhaust gas temperature value recorded in step b) of the same repetition ( Tm) is assigned; f) formation of value pair groups of the value pairs for each combustion chamber (3) of the internal combustion engine (1), and g) evaluation of the value pair groups according to at least one metric and obtaining at least one measure per value pair group.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen von Injektoren einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine, die eingerichtet ist zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring injectors of an internal combustion engine and an internal combustion engine which is set up to carry out such a method.
Fehlfunktionen von Injektoren sind eine häufige Ursache für Störungen des Betriebs von Brennkraftmaschinen. Injektoren, die eingerichtet sind zum Einbringen von Brennstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Direkteinspritzung oder Direkteindüsung, sind komplizierte mechanische und hydraulische Systeme, welche ganz verschiedene Fehlfunktionen aufweisen können. Die eigentliche Ursache einer solchen Fehlfunktion kann in dem Injektor selbst liegen, es kommen aber auch externe Ursachen wie beispielsweise Verunreinigungen eines durch den Injektor injizierten Brennstoffs, abgelöste Partikel anderer defekter Bauteile, zum Beispiel von Mengenbegrenzungsventilen, und dergleichen infrage. Fällt ein Injektor aus, kann dies dazu führen, dass die entsprechende Brennkraftmaschine ihre Nennleistung nicht mehr erreicht. Ein Injektor, der eine zu hohe oder zu geringe Brennstoffmenge dosiert, führt zu ungleich verteilten Verbrennungen zwischen verschiedenen Brennräumen, die somit nicht optimal bezüglich Verbrauch oder Emissionen sind. Es können auch thermische Probleme im Auslassbereich und/oder im übrigen Abgassystem bis hin zu undefinierten Temperaturen einzelner Abgasfluten auftreten. Hierdurch können eine wirksame Abgasnachbehandlung und damit Emissionen empfindlich negativ beeinflusst werden. Daher sind Injektoren, die eine Fehlfunktion aufweisen, innerhalb kurzer Zeitintervalle auszutauschen.Injector malfunctions are a frequent cause of malfunctions in the operation of internal combustion engines. Injectors which are set up for introducing fuel into the combustion chambers of internal combustion engines, in particular for direct injection or direct injection, are complicated mechanical and hydraulic systems which can have very different malfunctions. The actual cause of such a malfunction can lie in the injector itself, but external causes such as, for example, contamination of a fuel injected by the injector, detached particles from other defective components, for example flow control valves, and the like come into question. If an injector fails, this can lead to the corresponding internal combustion engine no longer achieving its rated output. An injector that doses too high or too little fuel leads to unevenly distributed combustion between different combustion chambers, which is therefore not optimal in terms of consumption or emissions. Thermal problems can also occur in the outlet area and / or in the rest of the exhaust system, including undefined temperatures of individual exhaust gas flows. As a result, effective exhaust gas aftertreatment and thus emissions can be negatively influenced in a sensitive manner. Therefore, injectors that show a malfunction must be replaced within short time intervals.
Es ist vorgeschlagen worden, zur Überwachung von Injektoren einer Brennkraftmaschine die Abgastemperatur jedes einzelnen Brennraums automatisiert zu überwachen. Es kann ein Alarm gesetzt werden, wenn die Abgastemperatur einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Dabei besteht die Gefahr falsch-positiver Alarmmeldungen, wenn die Abgastemperatur ohnehin aufgrund des momentanen Betriebspunkts hoch ist. Weiterhin erfolgt die Alarmierung erst vergleichsweise spät, insbesondere dann, wenn ein Fehler eines betroffenen Injektors bereits deutlich ausgeprägt ist. Wird der vorbestimmte Grenzwert empfindlicher gewählt, müssen aktuelle Umweltbedingungen sowie die aktuelle Leistung der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden. Dies ist nur schwer möglich, da insbesondere für eine Abschätzung der momentanen Leistung Annahmen getroffen werden müssen, die hochgradig fehleranfällig sind. Weiterhin kann die hier beschriebene Alarmierung keinerlei Möglichkeit bieten, das Verhalten einzelner Injektoren zu beobachten und dessen Entwicklung zu beschreiben. Auch bietet die Vorgehensweise keine Möglichkeit, die Art des auftretenden Fehlers zu identifizieren. Die Alarmierung erfolgt also entweder - bei unempfindlicherem Grenzwert - vergleichsweise spät und erfordert eine relativ kurzfristige Reaktion, oft ein Außer-Betrieb-Setzen der Brennkraftmaschine, oder sie ist - bei empfindlicher gewähltem Grenzwert - unspezifisch und zieht eine Kette vorsorglicher Service-Maßnahmen oder weiterer Eingrenzungen des Fehlers nach sich.It has been proposed to automatically monitor the exhaust gas temperature of each individual combustion chamber in order to monitor injectors of an internal combustion engine. An alarm can be set if the exhaust gas temperature exceeds a predetermined limit value. There is a risk of false positive alarm messages if the exhaust gas temperature is high anyway due to the current operating point. Furthermore, the alarm occurs only comparatively late, in particular when a fault in an affected injector is already clearly pronounced. If the predetermined limit value is selected to be more sensitive, current environmental conditions and the current power of the internal combustion engine must be taken into account. This is only possible with difficulty, since assumptions have to be made that are highly error-prone, especially for an estimation of the instantaneous power. Furthermore, the alarm described here cannot offer any possibility of observing the behavior of individual injectors and describing their development. The procedure also offers no way of identifying the type of error that has occurred. The alarm is either - if the limit value is less sensitive - relatively late and requires a relatively short-term reaction, often putting the internal combustion engine out of operation, or - if the limit value is more sensitive - it is unspecific and draws a chain of precautionary service measures or further restrictions of the error.
Aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überwachen von Injektoren einer Brennkraftmaschine sowie eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest vermindert, vorzugsweise vermieden sind.The invention is based on the object of creating a method for monitoring injectors of an internal combustion engine and an internal combustion engine for carrying out such a method, the disadvantages mentioned being at least reduced, preferably avoided.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved in that the present technical teaching is provided, in particular the teaching of the independent claims and the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Überwachen von Injektoren einer Brennkraftmaschine geschaffen wird, wobei die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennräumen aufweist, wobei jedem Brennraum mindestens ein Injektor zugeordnet ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Es werden a) brennraumindividuelle Abgastemperaturwerte zumindest für eine Gruppe von Brennräumen der Brennkraftmaschine erfasst. Es wird b) ein Abgastemperaturmittelwert der in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerte über die Gruppe von Brennräumen gebildet. Es werden c) normierte Abgastemperaturwerte berechnet, indem die in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerte einzeln mit dem in Schritt b) gebildeten Abgastemperaturmittelwert verrechnet werden. Die Schritte a) bis c) werden d) mehrfach innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls wiederholt. Es werden e) Wertepaare gebildet, indem für jede Wiederholung der Schritte a) bis c) den in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerten jeweils der in Schritt b) derselben Wiederholung erfasste Abgastemperaturmittelwert zugeordnet wird. Es werden f) Wertepaargruppen der Wertepaare für jeden Brennraum gebildet, und die Wertepaargruppen werden g) gemäß wenigstens einer Metrik ausgewertet, wobei wenigstens eine Maßzahl pro Wertepaargruppe erhalten wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Anwendung von wenigstens einer Metrik auf die hier definierten Wertepaargruppen sowie die wenigstens eine Maßzahl Aussagen selbst über kleine Vorschädigungen von Injektoren erlauben, wobei diese insbesondere zu deutlichen Veränderungen in den Wertepaargruppen führen können. So können Fehlfunktionen der Injektoren bereits frühzeitig vorausgesagt und adressiert werden. Eine Beobachtung der zeitlichen Entwicklung der Wertepaargruppen, insbesondere gemäß der wenigstens einen Metrik, insbesondere der wenigstens einen Maßzahl, erlaubt auch eine Beobachtung des Verlaufs einer Schädigung und gegebenenfalls eine zeitliche Prognose. Die Wertepaargruppen erlauben insbesondere unter Anwendung der wenigstens einen Metrik und Erhalten der wenigstens einen Maßzahl auch eine Aussage über die Art einer Schädigung oder eines Fehlers. Insbesondere führen verschiedene Fehler/Schädigungen zu charakteristischen Veränderungen in den Wertepaargruppen. Das hier vorgeschlagene Verfahren ist darüber hinaus vorteilhaft unempfindlich gegenüber variablen Umweltbedingungen, da diese durch die Normierungen in Schritt c) eliminiert werden. Insbesondere ein Einfluss der Außentemperatur kann somit eliminiert werden.The object is achieved in particular by creating a method for monitoring injectors of an internal combustion engine, the internal combustion engine having a plurality of combustion chambers, with at least one injector being assigned to each combustion chamber, the method comprising the following steps: recorded for a group of combustion chambers of the internal combustion engine. It b) an exhaust gas temperature mean value of the exhaust gas temperature values detected in step a) is formed over the group of combustion chambers. C) normalized exhaust gas temperature values are calculated in that the exhaust gas temperature values recorded in step a) are individually offset against the average exhaust gas temperature value formed in step b). Steps a) to c) are repeated d) several times within a predetermined time interval. E) pairs of values are formed in that, for each repetition of steps a) to c), the exhaust gas temperature values recorded in step a) are each assigned the average exhaust gas temperature value recorded in step b) of the same repetition. F) value pair groups of the value pairs are formed for each combustion chamber, and the value pair groups are g) evaluated according to at least one metric, with at least one measure per value pair group being obtained. It has been found that the application of at least one metric to the value pair groups defined here as well as the at least one measure allow statements to be made even about small previous damage to injectors, which in particular can lead to significant changes in the value pair groups. In this way, malfunctions of the injectors can be predicted and addressed at an early stage. An observation of the temporal development of the value pair groups, in particular according to the at least one metric, in particular the at least one measure, also allows an observation of the course of damage and possibly a temporal prognosis. The value pair groups also allow a statement to be made about the type of damage or an error, in particular using the at least one metric and obtaining the at least one measure. In particular, various errors / damages lead to characteristic changes in the value pair groups. The method proposed here is also advantageously insensitive to variable environmental conditions, since these are eliminated by the normalizations in step c). In particular, an influence of the outside temperature can thus be eliminated.
Schäden an Injektoren können mithilfe des hier vorgeschlagenen Verfahrens vorteilhaft frühzeitig erkannt werden, wobei ihr Verlauf beobachtet, idealerweise sogar vorhergesagt werden kann. Verschiedene Injektorschäden können bereits frühzeitig differenziert werden. Da das Verfahren lediglich auf Abgastemperaturwertmessungen zurückgreift, kommt es ohne Änderungen in bestehender Hardware bekannter Brennkraftmaschinen aus. Die zur Auswertung gemäß dem hier beschriebenen Verfahren notwendige Software kann ohne weiteres in bestehende Systeme - gegebenenfalls sogar ohne erneute Zertifizierung - implementiert werden, oder das Verfahren kann per Fernwartung auf online übermittelte Brennkraftmaschinendaten angewendet werden, wobei es keiner lokalen Implementierung des Verfahrens bedarf. Die Daten von zahlreichen Brennkraftmaschinen können dann zentral ausgewertet werden, wobei die Betreiber der Brennkraftmaschinen informiert werden können, wenn ein Injektorenfehler identifiziert wird. Zugleich können so große Datenmengen verarbeitet und aussagekräftige Statistiken erstellt werden, die wiederum das hier vorgeschlagene Verfahren und insbesondere die Mustererkennung in den gebildeten Wertepaargruppen verbessern können. Somit können Injektorenfehler noch frühzeitiger und sicherer diagnostiziert werden, insbesondere wenn das Verfahren über eine längere Zeit auf eine Vielzahl von Brennkraftmaschinen zentral angewendet wird.Damage to injectors can advantageously be detected early with the aid of the method proposed here, and its course can be observed, ideally even predicted. Various types of injector damage can be differentiated at an early stage. Since the method only uses exhaust gas temperature value measurements, it does not require any changes to the existing hardware of known internal combustion engines. The software necessary for the evaluation according to the method described here can be implemented in existing systems without further ado - possibly even without renewed certification - or the method can be used by remote maintenance on internal combustion engine data transmitted online, whereby no local implementation of the method is required. The data from numerous internal combustion engines can then be evaluated centrally, and the operators of the internal combustion engines can be informed when an injector fault is identified. At the same time, large amounts of data can be processed and meaningful statistics can be created, which in turn can improve the method proposed here and in particular the pattern recognition in the value pair groups formed. Injector faults can thus be diagnosed even earlier and more reliably, in particular if the method is used centrally on a large number of internal combustion engines over a longer period of time.
Vorzugsweise ist jedem Brennraum der Brennkraftmaschine genau ein Injektor zugeordnet. Das Verfahren erlaubt dann Aussagen über diesen einen Injektor. Ist einem Brennraum dagegen eine Mehrzahl von Injektoren zugeordnet, erlaubt das hier vorgeschlagene Verfahren eine Aussage über das dem Brennraum zugeordnete Injektorenkollektiv. Eine Aussage zu einzelnen Injektoren einer Mehrzahl von Injektoren eines einzigen Brennraums ist dagegen zumindest nicht ohne weiteres möglich.Preferably, exactly one injector is assigned to each combustion chamber of the internal combustion engine. The method then allows statements to be made about this one injector. If, on the other hand, a plurality of injectors is assigned to a combustion chamber, the method proposed here allows a statement to be made about the injector collective assigned to the combustion chamber. A statement on individual injectors of a plurality of injectors of a single combustion chamber, on the other hand, is at least not readily possible.
Die Injektoren sind vorzugsweise eingerichtet, um Brennstoff in den jeweils zugeordneten Brennraum einzubringen, insbesondere um den Brennstoff direkt in den jeweiligen Brennraum einzubringen, vorzugsweise einzuspritzen.The injectors are preferably set up to introduce fuel into the respectively assigned combustion chamber, in particular to introduce the fuel directly into the respective combustion chamber, preferably to inject it.
Die brennraumindividuellen Abgastemperaturwerte werden bevorzugt an einem jeweiligen Auslass des jeweiligen Brennraums erfasst. Es ist auch möglich, dass die brennraumindividuellen Abgastemperaturwerte an einem Abgaskrümmer im Bereich des jeweils zugeordneten Brennraums erfasst werden.The exhaust gas temperature values specific to the combustion chamber are preferably recorded at a respective outlet of the respective combustion chamber. It is also possible that the combustion chamber-specific exhaust gas temperature values are recorded on an exhaust manifold in the area of the respectively assigned combustion chamber.
Dass die brennraumindividuellen Abgastemperaturwerte in Schritt a) für eine Gruppe von Brennräumen der Brennkraftmaschine erfasst werden, bedeutet bevorzugt, dass sie für eine Mehrzahl von Brennräumen erfasst werden, deren Abgas gemeinsam entlang einer selben Abgasverrohrung abgeführt wird. Weist die Brennkraftmaschine eine Mehrzahl von Brennraumgruppen, insbesondere eine Mehrzahl von Zylinderbänken auf, werden bevorzugt die brennraumindividuellen Abgastemperaturwerte gemeinsam für eine solche Brennraumgruppe, insbesondere Zylinderbank erfasst. Das Verfahren wird dann vorzugsweise separat brennraumgruppenindividuell oder zylinderbankindividuell für jede der Brennraumgruppen oder Zylinderbänke durchgeführt. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise als V-Motor oder als W-Motor ausgebildet sein. Weist die Brennkraftmaschine dagegen nur eine einzige, alle Brennräume umfassende Brennraumgruppe auf, ist sie zum Beispiel als Reihenmotor ausgebildet, so umfasst die Gruppe von Brennräumen gemäß Schritt a) bevorzugt alle Brennräume der Brennkraftmaschine, das heißt es werden brennraumindividuelle Abgastemperaturwerte für alle Brennräume der Brennkraftmaschine erfasst.The fact that the combustion chamber-specific exhaust gas temperature values are recorded in step a) for a group of combustion chambers of the internal combustion engine preferably means that they are recorded for a plurality of combustion chambers whose exhaust gas is discharged together along the same exhaust gas piping. If the internal combustion engine has a plurality of combustion chamber groups, in particular a plurality of cylinder banks, the exhaust gas temperature values specific to the combustion chamber are preferably recorded jointly for such a combustion chamber group, in particular a cylinder bank. The method is then preferably carried out separately for each of the combustion chamber groups or cylinder banks individually for each of the combustion chamber groups or cylinder banks. The internal combustion engine can be designed, for example, as a V-motor or as a W-motor. If, on the other hand, the internal combustion engine has only a single combustion chamber group comprising all combustion chambers, if it is designed, for example, as an in-line engine, then the group of combustion chambers according to step a) preferably includes all combustion chambers of the internal combustion engine, i.e. exhaust gas temperature values for each combustion chamber of the internal combustion engine are recorded .
Die brennraumindividuellen Abgastemperaturwerte werden in Schritt a) - während ein und derselben Iteration der Schritte a) bis c) - insbesondere in einem selben Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine, das heißt innerhalb von zwei Umdrehungen der Kurbelwelle, also innerhalb eines Kurbelwellenwinkelintervalls von 720°, erfasst.The combustion chamber-specific exhaust gas temperature values are recorded in step a) - during one and the same iteration of steps a) to c) - in particular in the same working cycle of the internal combustion engine, i.e. within two revolutions of the crankshaft, i.e. within a crankshaft angle interval of 720 °.
Dass in Schritt c) die in Schritt a) erfassten Abgastemperaturwerte einzeln mit dem in Schritt b) gebildeten Abgastemperaturmittelwert verrechnet werden, bedeutet insbesondere, dass die erfassten Abgastemperaturwerte einzeln auf den Abgastemperaturmittelwert bezogen werden, insbesondere derart, dass für alle Abgastemperaturwerte gemeinsam relevante Einflussgrößen wie beispielsweise Umweltbedingungen, beispielsweise eine Außentemperatur, für das weitere Verfahren herausgerechnet oder irrelevant werden. Eine solche Normierung der Abgastemperaturwerte kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung durchgeführt werden, indem jeder einzelne Abgastemperaturwert durch den Abgastemperaturmittelwert dividiert wird. In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird aber eine Differenz zwischen jedem einzeln erfassten Abgastemperaturwert und dem Abgastemperaturmittelwert gebildet, wobei insbesondere der Abgastemperaturmittelwert von dem einzelnen Abgastemperaturwert abgezogen wird. Somit weist der so berechnete normierte Abgastemperaturwert ein positives Vorzeichen auf, wenn die Abgastemperatur den Abgastemperaturmittelwert übersteigt, und er weist ein negatives Vorzeichen auf, wenn der erfasste Abgastemperaturwert geringer ist als der Abgastemperaturmittelwert. Jedenfalls wird in Schritt c) für jeden erfassten Abgastemperaturwert ein normierter Abgastemperaturwert gebildet.The fact that in step c) the exhaust gas temperature values recorded in step a) are offset individually with the exhaust gas temperature mean value formed in step b) means in particular that the recorded exhaust gas temperature values are individually related to the exhaust gas temperature mean value, in particular in such a way that influencing variables that are relevant together for all exhaust gas temperature values such as Environmental conditions, for example an outside temperature, for which further processes are excluded or irrelevant. Such a normalization of the exhaust gas temperature values can be carried out according to a preferred embodiment in that each individual exhaust gas temperature value is divided by the average exhaust gas temperature value. In a particularly preferred embodiment, however, a difference is formed between each individually recorded exhaust gas temperature value and the average exhaust gas temperature value, with the average exhaust gas temperature value being subtracted from the individual exhaust gas temperature value. The normalized exhaust gas temperature value calculated in this way thus has a positive sign if the exhaust gas temperature exceeds the mean exhaust gas temperature value, and it has a negative sign if the detected exhaust gas temperature value is lower than the mean exhaust gas temperature value. In any case, a standardized exhaust gas temperature value is formed in step c) for each exhaust gas temperature value recorded.
In Schritt d) werden die Schritte a) bis c) insbesondere für eine Mehrzahl von Arbeitsspielen innerhalb des vorbestimmten Zeitintervalls wiederholt. Die Arbeitsspiele können dabei unmittelbar aneinander anschließen; es ist aber auch möglich, dass zwischen zwei Arbeitsspielen, für welche die Schritte a) bis c) durchgeführt werden, andere Arbeitsspiele angeordnet sind, für welche die Schritte a) bis c) nicht durchgeführt werden.In step d), steps a) to c) are repeated in particular for a plurality of work cycles within the predetermined time interval. The work cycles can follow one another directly; however, it is also possible that between two work cycles for which steps a) to c) are carried out, other work cycles are arranged for which steps a) to c) are not carried out.
Dass in Schritt f) Wertepaargruppen gebildet werden, bedeutet insbesondere, dass die Wertepaare klassifiziert werden. Eine besonders einfache Ausgestaltung der Bildung von Wertepaargruppen besteht darin, die Abgastemperarturmittelwerte in bestimmte Bereiche einzuteilen, wobei dann Wertepaare mit entsprechenden Abgastemperaturmittelwerten den entsprechenden Bereichen zugeordnet werden. Bevorzugt werden allerdings komplexere Klassifizierungsmethoden herangezogen. Die Wertepaargruppen werden insbesondere anhand eines Gruppierungskriteriums oder Klassifizierungskriteriums gebildet, wobei solche Wertepaare eines bestimmten Brennraums, die bezüglich des Gruppierungskriteriums oder Klassifizierungskriteriums zusammengehören, in dieselbe Wertepaargruppe einsortiert werden. Ein solches Gruppierungs- oder Klassifizierungskriterium kann beispielsweise eine Wertepaardichte in einer Ebene sein, die aufgespannt ist durch die beiden Größen der Wertepaare, nämlich die normierte Abgastemperatur einerseits und den Abgastemperaturmittelwert andererseits. Es werden beispielsweise alle Wertepaare in dieselbe Wertepaargruppe eingeordnet, an deren Ort die Wertepaardichte größer oder gleich einem bestimmten Dichte-Schwellenwert ist, wobei eine Grenze der Wertepaargruppe dort verläuft, wo die Wertepaardichte unter den Dichte-Schwellenwert sinkt.The fact that value pair groups are formed in step f) means in particular that the value pairs are classified. A particularly simple embodiment of the formation of value pair groups consists in dividing the average exhaust gas temperature values into specific areas, with pairs of values with corresponding average exhaust gas temperature values then being assigned to the corresponding areas. However, more complex classification methods are preferred. The value pair groups are formed in particular on the basis of a grouping criterion or classification criterion, with those value pairs of a specific combustion chamber that belong together with regard to the grouping criterion or classification criterion being sorted into the same value pair group. Such a grouping or classification criterion can be, for example, a value pair density in a plane that is spanned by the two sizes of the value pairs, namely the normalized exhaust gas temperature on the one hand and the average exhaust gas temperature value on the other. For example, all value pairs are classified in the same value pair group, at the location of which the value pair density is greater than or equal to a certain density threshold value, a boundary of the value pair group running where the value pair density falls below the density threshold value.
In Schritt g) wird insbesondere die wenigstens eine Metrik auf die Wertepaargruppen angewendet. Da die Wertepaargruppen der Wertepaare brennraumspezifisch, für jeden einzelnen Brennraum der Brennkraftmaschine, gebildet werden, wird in Schritt g) die wenigstens eine Maßzahl pro Wertepaargruppe und pro Brennraum erhalten.In step g), in particular the at least one metric is applied to the value pair groups. Since the value pair groups of the value pairs are formed in a combustion-chamber-specific manner for each individual combustion chamber of the internal combustion engine, in step g) the at least one measure per value pair group and per combustion chamber is obtained.
Anhand der wenigstens einen Metrik, insbesondere anhand der wenigstens einen Maßzahl, erfolgt dann bevorzugt eine Bewertung des mindestens einen Injektors. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Bewertung des mindestens einen Injektors bevorzugt anhand des Auftretens oder Fehlens von bestimmten Wertepaargruppen. Es hat sich nämlich auch herausgestellt, dass allein das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Wertepaargruppen in bestimmten Bereichen der zuvor definierten Ebene charakteristisch für bestimmte Schädigungen und/oder Fehler eines Injektors ist.An assessment of the at least one injector then preferably takes place on the basis of the at least one metric, in particular on the basis of the at least one dimension figure. As an alternative or in addition, the at least one injector is preferably assessed on the basis of the occurrence or absence of specific value pair groups. This is because it has also been found that the presence or absence of specific value pair groups in specific areas of the previously defined level is characteristic of specific damage and / or faults in an injector.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass h) die Schritte a) bis g) für eine Mehrzahl vorbestimmter Zeitintervalle wiederholt werden. Auf diese Weise kann insbesondere eine Veränderung in den Wertepaargruppen, insbesondere in der wenigstens einen Metrik, insbesondere in der wenigstens einen Maßzahl pro Wertepaargruppe, beobachtet werden. Schädigungen oder Fehler von Injektoren können so in ihrem Verlauf beobachtet werden. Besonders bevorzugt ist eine Prognose für die weitere Entwicklung des Injektors möglich.According to a further development of the invention it is provided that h) steps a) to g) are repeated for a plurality of predetermined time intervals. In this way, in particular, a change in the value pair groups, in particular in the at least one metric, in particular in the at least one measure per value pair group, can be observed. Damage or faults in injectors can thus be observed in their course. A prognosis for the further development of the injector is particularly preferably possible.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass i) die in Schritt f) für verschiedene Zeitintervalle gebildeten Wertepaargruppen brennraumindividuell einander zugeordnet werden. Somit werden die in den verschiedenen Zeitintervallen für einen Brennraum beobachteten Daten miteinander semantisch verknüpft, wobei durch die Zuordnung der Wertepaargruppen eine Beobachtung eines Verlaufs oder einer Entwicklung einzelner Wertepaargruppen mit der Zeit möglich ist. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Wertepaargruppen typischerweise ihre Form, Schwerpunkts- oder Mittelpunktslage, und/oder Ausdehnung in der zuvor definierten Ebene mit der Zeit verändern. Es ist somit in den zu verschiedenen Zeiten erhobenen Daten erforderlich, zwischen voneinander unabhängigen Wertepaargruppen, die gegebenenfalls nur zufällig in einem selben Bereich der Ebene auftreten, und zusammengehörenden Daten, die der gleichen Wertepaargruppe zuzuordnen sind, zu unterscheiden. Hierzu kann beispielsweise die zeitliche Entwicklung der Wertepaargruppen in unmittelbar zeitlich aufeinanderfolgend erhobenen Datensätzen beobachtet werden, wo in ähnlichen Bereichen der Ebene erfasste Wertepaargruppen typischerweise einander zuzuordnen sind. Falls diese im Laufe der Zeit innerhalb der Ebene migrieren, kann dies entsprechend verfolgt werden, wodurch eine Fehlzuordnung insbesondere von zu späteren Zeitpunkten in einen bestimmten Bereich hinein migrierten Wertepaargruppen zu in der Vergangenheit in diesem Bereich angeordneten Wertepaargruppen vermieden werden kann.According to a further development of the invention, it is preferably provided that i) the value pair groups formed in step f) for different time intervals are assigned to one another individually in the combustion chamber. Thus, the data observed in the different time intervals for a combustion chamber are semantically linked with one another, whereby the assignment of the value pair groups enables an observation of a course or a development of individual value pair groups over time. It turned out that the value pair groups typically change their shape, center of gravity or center position, and / or extent in the previously defined plane over time. It is therefore necessary in the data collected at different times to distinguish between independent value pair groups, which may only occur randomly in the same area of the level, and data belonging together, which are to be assigned to the same value pair group. For this purpose, for example, the development over time of the value pair groups can be observed in data records that are collected in immediate succession, where value pair groups recorded in similar areas of the level are typically to be assigned to one another. If these migrate within the level over the course of time, this can be tracked accordingly, whereby a misallocation in particular of value pair groups migrated into a certain area at a later point in time to value pair groups arranged in this area in the past can be avoided.
Vorzugsweise werden j) die in Schritt g) in den verschiedenen Zeitintervallen erhaltenen Maßzahlen einander zugeordneter Wertepaargruppen verglichen, und es wird wenigstens ein Vergleichswert pro Wertepaargruppe - und insbesondere pro Brennraum - erhalten. Auf diese Weise kann eine Veränderung der entsprechenden Wertepaargruppen quantifiziert werden. Der mindestens eine Injektor wird bevorzugt auf der Grundlage des wenigstens einen Vergleichswerts bewertet. Insbesondere erlaubt der Vergleichswert eine Aussage über die zeitliche Entwicklung des mindestens einen Injektors, sowie gegebenenfalls eine Prognose für dessen weitere Entwicklung.Preferably, j) the measures of value pair groups assigned to one another, obtained in step g) in the various time intervals, are compared, and at least one comparison value per value pair group - and in particular per combustion chamber - is obtained. In this way, a change in the corresponding value pair groups can be quantified. The at least one injector is preferably evaluated on the basis of the at least one comparison value. In particular, the comparison value allows a statement to be made about the development of the at least one injector over time, and possibly a prognosis for its further development.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors für jeden Brennraum der Brennkraftmaschine bewertet wird, indem die wenigstens eine Maßzahl mit einem Maßzahl-Schwellenwert verglichen wird. Dies stellt eine besonders einfache und zugleich zuverlässige Art der Bewertung des mindestens einen Injektors dar.According to a further development of the invention, it is provided that the functionality of the at least one injector is evaluated for each combustion chamber of the internal combustion engine by comparing the at least one measure with a measure threshold value. This represents a particularly simple and at the same time reliable way of evaluating the at least one injector.
Alternativ oder zusätzlich wird die Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors für jeden Brennraum der Brennkraftmaschine bevorzugt bewertet, indem der wenigstens eine Vergleichswert mit einem Vergleichswert-Schwellenwert verglichen wird. Dies ermöglicht ebenfalls eine einfache und zuverlässige Bewertung der Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors, und darüber hinaus eine Einbeziehung der Zeitkomponente zum Zweck der Analyse einer Entwicklung der Funktionsfähigkeit und/oder einer Vorhersage einer zukünftigen Entwicklung derselben.Alternatively or additionally, the functionality of the at least one injector is preferably assessed for each combustion chamber of the internal combustion engine by comparing the at least one comparison value with a comparison value threshold value. This also enables a simple and reliable assessment of the functionality of the at least one injector and, moreover, the inclusion of the time component for the purpose of analyzing a development of the functionality and / or predicting a future development of the same.
Ein Vergleich der Maßzahl mit einem Maßzahl-Schwellenwert und/oder des Vergleichswerts mit einem Vergleichswert-Schwellenwert ermöglicht außerdem die Generierung verschiedener Alarme, die bestimmte Injektorschäden - gegebenenfalls für die Zukunft - anzeigen. Auch kann ein Maß der Vorschädigung eines Injektors abgeschätzt und gegebenenfalls eine Ausfallwahrscheinlichkeit abgeleitet werden.A comparison of the measure with a measure threshold value and / or the comparison value with a comparison value threshold value also enables the generation of various alarms which indicate certain injector damage - possibly for the future. A degree of previous damage to an injector can also be estimated and, if necessary, a failure probability can be derived.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine zeitliche Entwicklung der wenigstens einen Maßzahl und/oder des wenigstens einen Vergleichswerts erfasst wird, wobei für jeden Brennraum der jeweilige mindestens eine Injektor anhand der erfassten zeitlichen Entwicklung bewertet wird. Dies ermöglicht in besonderer Weise die Überwachung von Veränderungen in der Funktionsfähigkeit der Injektoren, sowie die Erkennung eines Grads einer Vorschädigung sowie weiterhin eine Extrapolation eines Schädigungsverlaufs und damit einer Vorhersage für die Zukunft, insbesondere die Ableitung einer Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder einer prognostizierten Restlebensdauer. Somit können frühzeitig geeignete Maßnahmen identifiziert und eingeleitet, sowie Ausfälle und/oder Wartungen besser geplant werden.According to a further development of the invention, it is provided that a development over time of the at least one measure and / or the at least one comparison value is recorded, with the respective at least one injector being evaluated on the basis of the recorded development over time for each combustion chamber. This enables in a special way the monitoring of changes in the functionality of the injectors, as well as the detection of a degree of previous damage as well as an extrapolation of a damage course and thus a prediction for the future, in particular the derivation of a failure probability and / or a predicted remaining service life. In this way, suitable measures can be identified and initiated at an early stage, and failures and / or maintenance can be better planned.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Prognose der Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors für jeden Brennraum anhand einer Extrapolation der erfassten zeitlichen Entwicklung ermittelt wird. Dies ermöglicht in besonderer Weise eine Aussage über zukünftige Schädigungen, Ausfallwahrscheinlichkeiten und insbesondere Restlebensdauern. Gerade auf diese Weise ist es möglich, frühzeitig geeignete Maßnahmen zu identifizieren und Ausfälle und/oder Wartungen besser zu planen.According to a further development of the invention, it is provided that a prognosis of the functionality of the at least one injector is determined for each combustion chamber on the basis of an extrapolation of the recorded development over time. This enables a statement to be made in a special way about future damage, failure probabilities and, in particular, remaining lifetimes. In this way, it is possible to identify suitable measures at an early stage and to better plan outages and / or maintenance.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Gruppierungskriterium für die Bildung der Wertepaargruppen in dem Schritt f) eine Wertepaardichte in der durch die normierte Abgastemperatur und den Abgastemperaturmittelwert aufgespannten Ebene verwendet wird. Wie zuvor bereits erläutert, können auf diese Weise besonders einfach und zuverlässig Wertepaargruppen anhand eines sinnvollen und einfach prüfbaren Kriteriums gebildet werden. According to a further development of the invention, it is provided that a value pair density in the plane spanned by the normalized exhaust gas temperature and the average exhaust gas temperature is used as the grouping criterion for the formation of the value pair groups in step f). As already explained above, in this way value pair groups can be formed in a particularly simple and reliable manner on the basis of a meaningful and easily testable criterion.
Dabei wird insbesondere ein Dichte-Schwellenwert als Kriterium für die Gruppengehörigkeit verwendet, wie bereits zuvor erläutert.In particular, a density threshold value is used as a criterion for group membership, as already explained above.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Metrik ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: Einer Schwerpunktlage, insbesondere einer gewichteten Schwerpunktlage; einer Mittelpunktslage, insbesondere einer geometrischen Mittelpunktslage; einer Ausdehnung in wenigstens einer Richtung, insbesondere in Richtung der normierten Abgastemperatur; einer Lage eines Maximums einer Wertepaargruppe, insbesondere einer maximalen normierten Abgastemperatur; einer Wertepaardichte innerhalb der Wertepaargruppe; und einer Anzahl der Wertepaare in der Wertepaargruppe. Jede dieser Metriken ist jeweils bevorzugt bezogen auf die momentan betrachtete Wertepaargruppe. Die hier aufgezählten Metriken sind in besonderer Weise in der Lage, eine Aussage über die betrachtete Wertepaargruppe zu treffen. Insbesondere kann anhand von wenigstens einer solchen Metrik die zeitliche Entwicklung einer entsprechenden Wertepaargruppe in sinnvoller und aussagekräftiger Weise verfolgt werden, wobei hieraus wiederum Aussagen über die Funktionsfähigkeit eines Injektors erhalten werden können. Insbesondere führen selbst kleine Vorschädigungen eines Injektors typisch erweise schon zu deutlichen Veränderungen der hier aufgeführten Metriken, beispielsweise zu einer deutlichen Erhöhung einer Ausdehnung einer Wertepaargruppe in Richtung der normierten Abgastemperatur oder zu einer Verschiebung der Schwerpunktlage. Dabei kann eine Vorschädigung eines Injektors bereits Wochen und manchmal sogar bereits Monate vor dem Ansprechen der klassischen Alarmierungsroutinen nachgewiesen werden. Insbesondere ändern sich verschiedene Metriken für verschiedene Injektorschäden in spezifischer Weise, beispielsweise ist eine Verschiebung sowie eine Vergrößerung einer Wertepaargruppe hin zu höheren Werten entlang der Achse der normierten Abgastemperatur charakteristisch für Schäden am Sitz einer Pilotnadel des Injektors. Ein Auftreten von Wertepaaren mit sehr geringer Wertepaardichte in einem Bereich hoher Werte auf der Achse der normierten Abgastemperatur bei gleichzeitig sehr großer Ausdehnung der Wertepaargruppe kann charakteristisch für eine in ihrer Führung verklemmte Pilotnadel eines Injektors sein.According to a development of the invention it is provided that the at least one metric is selected from a group consisting of: a center of gravity, in particular a weighted center of gravity; a central position, in particular a geometric center position; an expansion in at least one direction, in particular in the direction of the normalized exhaust gas temperature; a position of a maximum of a value pair group, in particular a maximum normalized exhaust gas temperature; a value pair density within the value pair group; and a number of the value pairs in the value pair group. Each of these metrics is preferably based on the currently considered value pair group. The metrics listed here are particularly capable of making a statement about the value pair group under consideration. In particular, based on at least one such metric, the development over time of a corresponding value pair group can be tracked in a meaningful and meaningful way, from which in turn statements about the functionality of an injector can be obtained. In particular, even small previous damage to an injector typically leads to significant changes in the metrics listed here, for example to a significant increase in the expansion of a value pair group in the direction of the standardized exhaust gas temperature or to a shift in the center of gravity. Previous damage to an injector can be proven weeks and sometimes even months before the classic alarm routines are triggered. In particular, different metrics change in a specific way for different injector damage, for example a shift and an increase in a value pair group towards higher values along the axis of the normalized exhaust gas temperature is characteristic of damage to the seat of a pilot needle of the injector. An occurrence of value pairs with a very low value pair density in a range of high values on the axis of the normalized exhaust gas temperature with a simultaneous very large expansion of the value pair group can be characteristic of a pilot needle of an injector jammed in its guide.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nur Abgastemperaturwerte oder normierte Abgastemperaturwerte verwendet werden, bei deren Erfassung ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorbestimmten Stationaritäts-Zeitintervalls vorliegt. Die Abgastemperaturwerte und/oder die normierten Abgastemperaturwerte werden demnach entsprechend bevorzugt geeignet ausgewählt oder gefiltert. Die Filterung erfolgt insbesondere derart, dass nur solche Werte weiter berücksichtigt werden, für welche wenigstens eine Nebenbedingung erfüllt ist, die den stationären Betrieb der Brennkraftmaschine anzeigt oder sicherstellt. Insbesondere werden nur solche Abgastemperaturwerte oder normierten Abgastemperaturwerte zur Auswertung herangezogen, bei denen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine für das vorbestimmte Stationaritäts-Zeitintervall konstant ist, das heißt insbesondere innerhalb des vorbestimmten Stationaritäts-Zeitintervalls - insbesondere in die Vergangenheit betrachtet - nicht stärker als 10 Umdrehungen pro Minute (rpm) nach oben oder unten von einem momentanen Wert abgewichen ist. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt geprüft, ob eine Einzelabgastemperatur eines betrachteten Brennraums innerhalb des vorbestimmten Stationaritäts-Zeitintervalls - in die Vergangenheit betrachtet - konstant ist, das heißt beispielsweise in den letzten 10 Sekunden nicht stärker als 1 °C nach oben oder unten von einem momentanen Wert abgewichen ist. Dadurch, dass die Abgastemperaturwerte oder normierten Abgastemperaturwerte mittels einer Stationaritätsbedingung gefiltert werden, wird erreicht, dass dynamische Übergangseffekte zwischen verschiedenen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, die physikalisch sehr kompliziert zu beschreiben sind und deren Effekte auf die Einzelabgastemperaturen demzufolge schwer zu deuten sind, von der Betrachtung ausgeschlossen werden. Ferner bedarf es bei dieser Betrachtung keiner Berücksichtigung von Umweltbedingungen - die durch die Normierung eliminiert werden -, wobei auch auf eine Betrachtung der aktuellen Leistung der Brennkraftmaschine - die im Fehlerfall sehr ungenau werden kann - verzichtet werden kann. somit ist die Informationsgüte bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren selbst im Fehlerfall nicht beeinträchtigt.According to a further development of the invention, it is provided that only exhaust gas temperature values or standardized exhaust gas temperature values are used, when they are detected, steady-state operation of the internal combustion engine is present within a predetermined steady-state time interval. The exhaust gas temperature values and / or the standardized exhaust gas temperature values are accordingly preferably suitably selected or filtered accordingly. The filtering takes place in particular in such a way that only those values are further taken into account for which at least one secondary condition is met that indicates or ensures steady-state operation of the internal combustion engine. In particular, only those exhaust gas temperature values or standardized exhaust gas temperature values are used for the evaluation in which a speed of the internal combustion engine is constant for the predetermined steady-state time interval, i.e. in particular within the predetermined steady-state time interval - especially when viewed in the past - not more than 10 revolutions per minute (rpm) has deviated upwards or downwards from a current value. Alternatively or additionally, it is preferably checked whether an individual exhaust gas temperature of a combustion chamber under consideration is constant within the predetermined steady-state time interval - viewed in the past - i.e. not more than 1 ° C up or down from a current value in the last 10 seconds, for example has deviated. The fact that the exhaust gas temperature values or standardized exhaust gas temperature values are filtered by means of a steady state condition ensures that dynamic transition effects between different operating points of the internal combustion engine, which are physically very complicated to describe and whose effects on the individual exhaust gas temperatures are therefore difficult to interpret, are excluded from consideration . Furthermore, environmental conditions - which are eliminated by the standardization - do not need to be taken into account in this consideration, and consideration of the current power of the internal combustion engine - which can become very imprecise in the event of a fault - can be dispensed with. thus the quality of information in the method proposed here is not impaired even in the event of an error.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Metrik für jede Wertepaargruppe auf die Anzahl von Wertepaaren in der jeweiligen Wertepaargruppe normiert wird. Dies verbessert die Robustheit der Datenanalyse. Alternativ oder zusätzlich wird die wenigstens eine Metrik über verschiedene Zeitintervalle plausibilisiert. Alternativ oder zusätzlich werden bevorzugt verschiedene Metriken gegeneinander plausibilisiert. Beispielsweise erfolgt bevorzugt nur dann eine Alarmierung, wenn pro Wertepaargruppe genügend viele Wertepaare gemessen wurden, oder sich die Anzahl der Wertepaare pro Wertepaargruppe nicht zu sehr von der Anzahl der Wertepaare im gleichen Bereich im vorherigen Zeitintervall oder in anderen Zeitintervallen unterscheidet. Mittels der Plausibilisierung können Fehlalarme, die zum Beispiel durch untypischen Betrieb der Brennkraftmaschine, beispielsweise während einer Wartung oder bei Testläufen, entstehen, vermieden werden.According to a development of the invention, it is provided that the at least one metric for each value pair group is normalized to the number of value pairs in the respective value pair group. This improves the robustness of the data analysis. Alternatively or additionally, the plausibility of the at least one metric is checked over different time intervals. Alternatively or additionally, different metrics are preferably checked for plausibility against one another. For example, an alarm is preferably only issued if a sufficient number of value pairs have been measured per value pair group, or the number of value pairs per value pair group does not differ too much from the number of value pairs in the same area in the previous time interval or in other time intervals. By means of the plausibility check, false alarms that arise, for example, due to atypical operation of the internal combustion engine, for example during maintenance or during test runs, can be avoided.
Wie bereits ausgeführt, kann eine Auswertung im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens lokal, insbesondere auf einem Steuergerät der Brennkraftmaschine, aber auch zentral, insbesondere mittels Fernwartung, erfolgen.As already stated, within the framework of the method proposed here, an evaluation can take place locally, in particular on a control unit of the internal combustion engine, but also centrally, in particular by means of remote maintenance.
Anhand der wenigstens einen Metrik, insbesondere der wenigstens einen Maßzahl, und/oder anhand des wenigstens einen Vergleichswerts, können bevorzugt auch Fehler anderer Objekte oder Elemente der Brennkraftmaschine erkannt werden, insbesondere solche Fehler, die mittelbar ihrerseits wiederum zu einer Verringerung oder Verminderung der Injektorenfunktionsfähigkeit beitragen, beispielsweise weil sie zur Verschmutzung oder zum Verschleiß der Injektoren beitragen. Auch hierbei treten meist charakteristische Muster in den Wertepaargruppen und insbesondere Metriken auf.Using the at least one metric, in particular the at least one measurement figure, and / or using the at least one comparison value, errors in other objects or elements of the internal combustion engine are also preferably detected, in particular those errors which in turn contribute indirectly to a reduction or decrease in injector functionality, for example because they contribute to the contamination or wear of the injectors. Here, too, there are mostly characteristic patterns in the value pair groups and in particular metrics.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, die eine Mehrzahl von Brennräumen aufweist, wobei jedem Brennraum mindestens ein Injektor zugeordnet ist. Die Brennkraftmaschine weist außerdem bevorzugt einen Abgastemperatursensor pro Brennraum auf, der angeordnet und eingerichtet ist zur Erfassung von brennraumindividuellen Abgastemperaturwerten. Die Brennkraftmaschine weist außerdem ein Steuergerät auf, welches mit den Abgastemperatursensoren wirkverbunden ist. Vorzugsweise ist das Steuergerät auch mit den Injektoren wirkverbunden. Das Steuergerät ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens zum Überwachen der Injektoren der Brennkraftmaschine.The object is finally also achieved by creating an internal combustion engine which has a plurality of combustion chambers, with at least one injector being assigned to each combustion chamber. The internal combustion engine also preferably has one exhaust gas temperature sensor per combustion chamber, which is arranged and set up to record exhaust gas temperature values specific to the combustion chamber. The internal combustion engine also has a control unit which is operatively connected to the exhaust gas temperature sensors. The control device is preferably also operatively connected to the injectors. The control unit is set up in particular to carry out a method according to the invention or one of the previously described preferred embodiments of the method for monitoring the injectors of the internal combustion engine.
In Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.In connection with the internal combustion engine, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the method.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind insbesondere komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Brennkraftmaschine, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Schritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine bedingt ist. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.The description of the method on the one hand and the internal combustion engine on the other hand are to be understood in particular as complementary to one another. Features of the internal combustion engine that have been explicitly or implicitly explained in connection with the method are preferably individually or combined features of a preferred exemplary embodiment of the internal combustion engine. Method steps that have been explained explicitly or implicitly in connection with the internal combustion engine are preferably steps of a preferred embodiment of the method, individually or combined with one another. The method is preferably characterized by at least one step which is caused by at least one feature of an inventive or preferred exemplary embodiment of the internal combustion engine. The internal combustion engine is preferably distinguished by at least one feature which is caused by at least one step of an inventive or preferred embodiment of the method.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine; -
2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Überwachen von Injektoren der Brennkraftmaschine, und -
3 eine Erläuterung der Funktionsweise des Verfahrens anhand verschiedener Diagramme.
-
1 a schematic representation of an embodiment of an internal combustion engine; -
2 a schematic representation of an embodiment of a method for monitoring injectors of the internal combustion engine, and -
3 an explanation of how the method works using various diagrams.
Das Steuergerät
Die ersten drei Schritte
Anschließend werden in einem vierten Schritt
In einem fünften Schritt
In einem sechsten Schritt
Vorzugsweise werden die Injektoren
Vorzugsweise werden die ersten sechs Schritte
Vorzugsweise werden in einem siebten Schritt
Vorzugsweise werden die Injektoren
Bevorzugt wird eine Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors
Vorzugsweise wird eine zeitliche Entwicklung der wenigstens einen Maßzahl und/oder des wenigstens einen Vergleichswerts erfasst, wobei der mindestens eine Injektor
Vorzugsweise wird eine Prognose der Funktionsfähigkeit des mindestens einen Injektors
Vorzugsweise wird als Gruppierungskriterium für die Bildung der Wertepaargruppen eine Wertepaardichte in einer durch die normierte Abgastemperatur und den Abgastemperaturmittelwert aufgespannten Ebene verwendet.A value pair density in a plane spanned by the normalized exhaust gas temperature and the average exhaust gas temperature value is preferably used as the grouping criterion for the formation of the value pair groups.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine Metrik ausgewählt aus einer insbesondere gewichteten Schwerpunktlage, einer - insbesondere geometrischen - Mittelpunktlage, einer Ausdehnung der Wertepaargruppe, insbesondere in Richtung der normierten Abgastemperatur, einer Lage eines Maximums - insbesondere der normierten Abgastemperatur -, einer Wertepaardichte, und einer Anzahl der Wertepaare in der Wertepaargruppe.The at least one metric is preferably selected from an in particular weighted center of gravity, a - in particular geometric - center position, an expansion of the value pair group, in particular in the direction of the standardized exhaust gas temperature, a position of a maximum - in particular the standardized exhaust gas temperature -, a value pair density, and a number of Value pairs in the value pair group.
Vorzugsweise werden nur Abgastemperaturwerte oder normierte Abgastemperaturwerte verwendet, bei deren Erfassung ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine
Vorzugsweise wird die wenigstens eine Metrik für jede Wertepaargruppe auf die Anzahl von Wertepaaren in der jeweiligen Wertepaargruppe normiert. Alternativ oder zusätzlich wird die wenigstens eine Metrik über verschiedene Zeitintervalle plausibilisiert und/oder verschiedene Metriken werden gegeneinander plausibilisiert.The at least one metric for each value pair group is preferably normalized to the number of value pairs in the respective value pair group. Alternatively or additionally, the at least one metric is checked for plausibility over different time intervals and / or different metrics are checked for plausibility against one another.
Dabei sind bei a) Wertepaare für einen funktionsfähigen Injektor
Bei der Wiederholung der ersten sechs Schritte
Dargestellt in dem Diagramm bei a) sind folglich die einem der Brennräume
Eine zweite Häufung
Es können nun für bestimmte Bereiche des Diagramms Metriken gebildet werden, beispielsweise wie folgt:
- Es werden Bereiche auf der horizontalen und gegebenenfalls vertikalen Achse definiert, beispielsweise ein erster Bereich zwischen 180 °C und 350 °C und ein zweiter Bereich zwischen 450 °C und 550 °C - jeweils auf der Abszisse -, wobei die Bereiche wahlweise auch beschrieben werden können durch beliebige nicht-lineare Grenzkurven in der Diagrammebene. Alternativ können Punktewolken durch einen Klassifikationsalgorithmus bestimmt werden, die insbesondere eine gewisse Mindest-Punktedichte - das heißt Anzahl von Wertepaaren pro Fläche in der Diagrammebene - aufweisen. Diese Punktewolken oder Wertepaargruppen werden bevorzugt durch ihre Lage beschrieben, beispielsweise durch die Lage des Mittelpunkts und/oder eine Ausdehnung bezüglich der beiden Diagrammachsen. Im Fall von Diagramm a) würde ein solcher Algorithmus beispielsweise drei bis fünf solcher Wertepaargruppen identifizieren: Eine kleine bei 100 °C, bis zu drei Wolken zwischen 180 °C und 320 °C, und eine weitere Wertepaargruppe bei mehr als 450 °C auf der Abszisse.
- Ranges are defined on the horizontal and possibly vertical axis, for example a first range between 180 ° C and 350 ° C and a second range between 450 ° C and 550 ° C - in each case on the abscissa - with the ranges optionally also being described can through any non-linear limit curves in the diagram level. Alternatively, point clouds can be determined by a classification algorithm, which in particular have a certain minimum point density - that is, number of value pairs per area in the diagram plane. These point clouds or value pair groups are preferably described by their position, for example by the position of the center point and / or an extension with respect to the two diagram axes. In the case of diagram a), such an algorithm would identify three to five such value pair groups, for example: A small one at 100 ° C, up to three clouds between 180 ° C and 320 ° C, and a further value pair group at more than 450 ° C on the Abscissa.
Für jeden der genannten Bereiche, das heißt für jede Wertepaargruppe, können nun Metriken definiert werden. Eine Metrik ist beispielsweise eine Ausdehnung in Richtung der Ordinate. Eine andere Metrik kann die Schwerpunktlag der Punkte sein; eine weitere die Dichte der Punkte; außerdem die Anzahl der Punkte pro Bereich. Selbstverständlich sind weitere Metriken denkbar.Metrics can now be defined for each of the areas mentioned, i.e. for each value pair group. A metric is, for example, an extent in the direction of the ordinate. Another metric can be the center of gravity of the points; another the density of the dots; also the number of points per area. Of course, other metrics are conceivable.
Wie bereits ausgeführt, werden durch Wiederholung der ersten sechs Schritte
Es werden nun die Metriken gleicher Bereiche, das heißt Wertepaargruppen aus verschiedenen Zeitintervallen, miteinander verglichen. Im Falle eines nicht geschädigten Injektors wird erwartet, dass sich beispielsweise die Ausdehnung in vertikaler Richtung nicht nennenswert ändert und insgesamt die Muster sehr ähnlich bleiben, solange die Brennkraftmaschine
Selbst kleine Vorschädigungen von Injektoren
Je nach Art der Schädigung eins Injektors
Zur Erkennung von Injektorschäden könne nun die Metriken und ihre Veränderungen zum vorherigen Zeitintervall überwacht werden. Überschreiten die Metriken definierte Schwellenwerte, können spezifische Alarme ausgegeben werden, die bestimmte Injektorschäden anzeigen. Außerdem kann aus den Metriken der Grad der Vorschädigung eines Injektors
Es ist fernerhin möglich, die Metriken zueinander zu plausibilisieren, beispielsweise dadurch, dass nur dann eine Alarmierung erfolgt, wenn pro Wertepaargruppe genügend Punkte gemessen wurden oder sich die Anzahl der Punkte pro Wertepaargruppe nicht zu sehr von der Anzahl der Punkte im gleichen Bereich im vorherigen Zeitintervall oder in anderen Zeitintervallen unterscheidet. Dadurch können Fehlalarme, die zum Beispiel durch untypischen Motorbetrieb - beispielsweise während einer Wartung oder bei Testläufen - entstehen könnten, vermieden werden. Schließlich können die Metriken, wo immer nötig, auf die Anzahl der Punkte pro Wertepaargruppe normiert betrachtet werden, was die Robustheit der Analyse der Daten verbessert.It is also possible to check the plausibility of the metrics with respect to one another, for example by only issuing an alarm if enough points have been measured per value pair group or if the number of points per value pair group does not differ too much from the number of points in the same area in the previous time interval or in other time intervals. In this way, false alarms that could arise, for example, due to atypical engine operation - for example during maintenance or test runs - can be avoided. Finally, wherever necessary, the metrics can be viewed standardized to the number of points per value pair group, which improves the robustness of the analysis of the data.
Bei b) ist das Diagramm für den Injektor
Es ist nun bei b) zu erkennen, dass sich die Ausdehnung und Lage der Punkte im Bereich zwischen 180 °C und 350 °C auf der Abszisse deutlich hin zu höheren Werten geändert hat. Außerdem kann eine deutliche Änderung des Schwerpunkts der Wertepaargruppe zwischen 450 °C und 550 °C beobachtet werden, wo ebenfalls wiederum zum Vergleich die ursprüngliche Lage der ersten Häufung
Eine dritte Häufung
Bei c) ist ein Diagramm dargestellt, das ein Beispiel für eine andere Schadensart umfasst: Hier fällt, einige Wochen vor dem Ausfall des Injektors
Bevorzugt kann aus den Diagrammen auch auf Fehler anderer Objekte oder Elemente der Brennkraftmaschine
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DE102019216054A1 (en) | 2021-04-22 |
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